分子生物学遗传学精选(九篇)

第1篇：分子生物学遗传学范文

关键词数量遗传学;分子遗传学;动物育种;研究进展

自20世纪80年代以来，随着现代分子生物技术和信息技术的迅速发展，动物育种计划和动物分子遗传学研究取得了大量的突破性成果，国际上的动物育种已逐渐进入分子水平，从传统的育种方法朝着快速改变动物基因型甚至是单倍体型的方向发展。

1数量遗传学与动物育种

数量遗传学选择原理充分考虑了环境因素对微效多基因控制的数量性状的影响力，从表型方差中剖分出基因型方差，通过运用资料设计和统计模型估计有关的遗传参数，最后达到选种的目的[1-2]。数量遗传学主要应用于估计遗传参数、通径分析和动物育种估计的模型方法等几个方面。

1.1遗传参数估计

从统计学上讲，遗传参数的估计可归结为方差或协方差组分估计。从亲子回归、同胞分析到方差分析法;到了20世纪50年代，C R Henderson提出了针对非均衡资料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出现了极大似然法约束极大似然法、最小范数二次无偏估计法和最小方差二次无偏估计法以及贝叶斯估计等方法。目前，约束最大似然法是世界各国育种学家采用的主要方法。

1.2育种值估计

畜禽遗传评定即评估畜禽种用价值的高低，是畜禽育种工作的中心任务。畜禽种用价值的高低是用育种值来衡量的，影响数量性状表型值的是微效多基因的加性效应值(A)、等位基因之间的显性效应值(D)和非等位基因间的上位效应值(I)。其中，只有基因的加性效应值即育种值能够稳定的遗传给后代，但是育种值不能直接测量，只能使用一定的统计学方法通过表型值对其间接加以估计，所以遗传评定的主要工作就是对育种值的估计。畜禽的估计育种值是选择种畜的主要依据，育种值估计的准确性在很大程度上影响着畜禽育种效果的好坏。用于育种值估计的方法概括起来主要有选择指数法、群体比较法和混合线性模型法。

2分子数量遗传学与动物育种

分子数量遗传学是分子生物技术与数量遗传学相结合的一门发展中的新的交叉学科，目前仍属于数量遗传学范畴[3-6]。现代分子生物技术的发展，使得从分子水平上研究数量性状的基因成为可能。

2.1对QTL作出遗传标记

目前对决定数量性状的多基因还不能准确定位，但如果能找到一个可以识别的基因或基因组的DNA多态，或是一个染色体片段与这一目标性状有密切的关联，就可作为对目标性状选择的遗传标记。遗传标记还可应用于基因转移、基因定位和基因作图等研究。

2.2QTL的分离和克隆

分子数量遗传学的目标是要分离和克隆决定数量性状的基因，研究其结构和功能，最终达到从分子水平上改良数量性状的目的。虽然在理论上可以将分子生物学领域发展的各种基因克隆技术用于QTL，但是数量性状的遗传表达一般涉及多个基因座位。例如，奶牛的产奶量既受繁殖和泌乳的内分泌系统基因的控制，又受消化酶系统基因的控制，情况相当复杂，很难把这些基因一一分离和克隆。但也可以根据已有的知识，通过对候选基因的筛选找出一个或几个对某个数量性状有较大效应的QTL，就可以对这个QTL用一般的基因克隆方法进行克隆，作为数量性状的一个重要基因来研究。例如，有资料报道猪的雌激素受体基因可影响产仔数1.0~1.5头。

3动物育种方法前景

动物分子育种是依据分子数量遗传学理论，利用分子生物学技术来改良畜禽品种的一门新型学科，是传统的动物育种理论和方法的新发展。从目前发展状况来看，它应包含两方面内容:以基因组分析为基础的标记辅助选择和以转基因技术为基础的转基因育种。由于动物分子育种是直接在水平上对性状DNA的基因型进行选择，因此其选种的准确性会大大提高;同时转基因技术的应用还能根据人们的需求创造出一些非常规性的畜牧产品[7-8]。可以说，动物分子育种是动物遗传育种学科发展的必然，它将是21世纪动物育种的一种重要方法，对21世纪世界畜牧业产生巨大的影响。

4参考文献

[1] 俞英，张沅.畜禽遗传评定方法的研究进展[J].遗传，2003，25(5):607-610.

[2] 李善如.遗传标记及其在动物育种中的应用[J].国外畜牧科技，1997(1):29-33.

[3] 吴常信.分子数量遗传学与动物育种[J].遗传，1997(S1):1-3.

[4] 李宁，吴常信.动物分子育种:一门发展中的新型学科[J].农业生物技术学报，1997，5(2):142-147.

[5] 陈宏.现代生物技术与动物育种[J].黄牛杂志，2000，26(4):1-5.

[6] 盛志廉，陈瑶生.数量遗传学[M].北京:科学出版社，1999.

第2篇：分子生物学遗传学范文

生物都具有遗传和变异的现象。这是什么原因呢？从19世纪60年以来很多生物学家对此进行了深入详细的研究。1865年奥地利生物学家孟德尔通过豌豆杂交实验，提出了生物的性状，是由遗传因子控制的，但是当时所说的遗传因子仅仅是逻辑推理的概念。20世纪初期遗传学家们通过果蝇的遗传实验，认识到细胞核中染色体含有起遗传效应的基因，从而得出了染色体是基因的载体的结论。但是，对于基因的化学组成还不是很清楚。直到20世纪50年代以后，随着分子遗传学的发展，科学家们通过实验证实，起遗传作用是染色体中的DNA（脱氧核糖核酸的简称）分子。DNA是长链状而且具有双螺旋结构的分子（图1），每条染色体上一般只有一个DNA分子，一个DNA分子中包含多个基因，可以说，DNA是主要的遗传物质。基因是DNA上有遗传效应的片断。

染色体、DNA和基因的关系如图2所示。

每一种生物的体细胞中，染色体的数目是特定的，并且通常是成对存在，例如，人体细胞中有23对（46条）染色体（图3），狗是39对（78条），水稻有12对（24条）。常用作遗传研究的果蝇只有4对（8条）染色体（图4），在人体中这些成对的染色体，一条来自父亲，一条来自母亲。

第3篇：分子生物学遗传学范文

从基因概念的提出到基因内容的充填，经历了漫长的探索过程，倾注了众多生物学家的心血。

1 基因概念的提出

1866年，孟德尔发表了关于豌豆杂交实验的论文，将控制生物性状的物质赋予了一个新的名字，即“遗传因子”。孟德尔认为一个遗传因子决定着一种性状；“使两个植株能相互区别的性状，归根到底决定于因子的不同组成和不同的组合；这些因子以动态的相互作用方式存在于它们的起源细胞中”；生物的性状通过遗传因子从亲代传递给子代。遗传因子概念是孟德尔在进行大量实验的基础上，对实验材料进行统计分析，采取假说―演绎法提出的。遗传因子使孟德尔发现了遗传的两大定律，为遗传学的建立奠定了理论基础。

1865年，孟德尔以《植物杂交实验》为题，在布隆自然科学学会上介绍了实验过程和结果，但其研究成果被完全忽视了。载有孟德尔新发现的布隆学会会刊被寄往115个图书馆。孟德尔得到这篇文章的复印件后，寄了一份给达尔文。可惜的是达尔文连看也没有看一眼。孟德尔又将文章寄给知名的植物学家克尔纳和内格里，也没有引起克尔纳的关注。内格里与孟德尔保持了一段时间的通信，孟德尔在给内格里的第二封信中，建议内格里重复一下自己的实验，并将豌豆种子寄过去，但内格里没有做这个实验。内格尔在1884年出版的关于进化与遗传的著作中，没有提到孟德尔，这是因为他主张和支持融合遗传的理论。

直至1900年，3位植物学家德弗里斯、柯伦斯和切尔马克在几个月内，先后发表文章称，他们发现了重要的遗传规律，但在查阅文献时发现，19世纪60年代孟德尔已经发表了该定律。

孟德尔的理论为什么会被埋没了35年呢？主要原因在于，一些科学家认为孟德尔的理论过于抽象，与实际脱节，没有物质基础。美国遗传学家摩尔根最初也是反对孟德尔学说的，他认为孟德尔学说缺乏实验证据，甚至怀疑等位基因分离理论，因为没有什么机制可以解释相对性状的分离。

1909年，丹麦遗传学家约翰逊提出了用“基因”取代孟德尔的“遗传因子”。约翰逊认为，遗传因子或因子不属于科学术语，不够准确。“基因”便于与其他的词结合起来，表达近代孟德尔法则由研究者们所涉及的配子中的“单位因子”“要素”或“alleles”。不仅如此，为了把遗传的原因与效应分开，1911年，约翰逊又提出了基因型和表现型的概念。约翰逊用“基因型”一词，用来描述受精卵中全套基因及其表达生物性状的全部能力；用“表现型”一词来描述基因外在作用的结果，这两个术语很快就被科学界普遍采用。基因型是自然选择的基础，基因型中的变化是永久性的，它们能够遗传下去。表现型的变化反映了环境因素的作用，并非是永久性的。基因型与表现型的区别，有助于研究者弄清哪些变异是可遗传的，哪些变异是不能遗传的。约翰逊虽然提出了基因的概念，但他认为，基因只是一个说明问题的符号、计算单位、统计单位。约翰逊说：“不再考虑基因是一种器官样的、有独立生活和类似性质的小体的概念，会导致这一概念的假设必须完全忘掉”。1917年，美国遗传学家戈式米特批评了遗传学家对基因过分谨慎的态度，戈式米特说：“我们认为对待问题的这种心智态度，是约翰逊对基因的本质采取了不可知论的结果，这样就使我们产生了某种神秘的崇敬心情，对基因的世俗属性的观点表示深恶痛绝。”约翰逊虽提出了基因的概念，但并不承认基因的物质性，使人们对基因的认识带上了神秘的色彩，甚至使自己也滑向了唯心主义，这是可悲的。孟德尔和约翰逊的共同点是都提出了一个概念、一个符号，将基因的形式和内容分离开来。他们的不同在于，孟德尔并未否定基因的物质性，而约翰逊认为基因是不可知的，属于一种非物质的东西。

2 对遗传物质的探索

什么是遗传物质？这个问题困扰了科学家很长时间。1883年，德国遗传学家魏斯曼预言：“遗传物质是具有特定分子结构的化合物”。在证实脱氧核糖核酸是遗传物质之前，遗传学家已经认识到，作为遗传物质至少应当具备三个特点：① 携带遗传信息；② 能够自我复制，使子代和亲代保持相对的稳定性和连续性；③ 能够产生可遗传的变异，使生物与环境相适应。要想知道基因是什么，就必须研究染色体，分析染色体上什么物质携带遗传信息。这项工作难度很大，因为细胞核本身很小，很难将染色体分离出来。尽管如此，科学家仍然成功地将染色体上的物质分离出来，得出其基本成分是核酸和蛋白质，并且证实这两种物质都是高分子有机化合物。1900年前后，遗传学家认为：核酸不是遗传物质，因为核酸较蛋白质的结构简单，不可能在遗传以及受精卵的发育过程中发挥作用。再者，细胞有丝分裂过程中，只有染色质浓缩时才能着色。1909年，植物细胞学家特拉斯布格说：染色体本身不可能是遗传物质，因为它随后就脱离了染色体形态，而且在细胞核中，其含量也因发育阶段不同而变化。1920年，美国遗传学家戈尔什米特指出：“如果按照习惯认为染色体中的核素是遗传物质，那么就决不可能有某种化学概念能够解释它的多种多样效应”。染色体的主要成分是蛋白质和核酸，那么两者谁才是遗传物质呢？1868年，瑞士化学家米歇尔从伤员绷带上的化脓细胞中，分离出一种酸性物质，这种酸含有大量的氮和磷。后来，米歇尔又从鲑鱼的头部，分离出含有酸性的化合物，并取名为“核素”，后来改称“核酸”。1879年，德国生物学家柯塞尔发现，核素是蛋白质和核酸的复合物。他经过十多年的研究，搞清了核酸的基本成分，但在当时并没有被人们普遍接受。1909年，美籍俄国生物化学家莱文发现，酵母中的核酸含有核糖。1929年，莱文发现动物胸腺嘧啶细胞中的核酸含有脱氧核糖，并把以前发现的核糖称作核糖核酸，把后来发现的核酸称作脱氧核糖核酸。1923年，细胞化学家福尔根证明，DNA是染色体的主要成分之一。一些间接证据表明，DNA储藏着遗传信息。比如，细胞内绝大多数的DNA位于染色体上，每一个细胞DNA的含量与染色体的倍数有着精确的对应关系，二倍体生物的体细胞中，DNA含量总是同种生物单倍体的两倍。另外，DNA比蛋白质和RNA更加稳定。这些都暗示着DNA是遗传物质，但还不能被证明。

1928年，英国医生格里菲斯用肺炎双球菌感染小鼠时发现，肺炎双球菌有两种类型：光滑型和粗糙型。粗糙型的菌体无荚膜、无毒性，一般不会使小鼠致病；光滑型有荚膜、有毒性、致病性强。荚膜的化学成分是葡萄糖和葡萄糖醛酸的复合物，能够抵抗某些生物体的吞噬，使细菌在宿主体内大量繁殖而致机体生病。肺炎双球菌又分为RⅠ、RⅡ、RⅢ和SⅠ、SⅡ、SⅢ等不同的菌体。格里菲斯用RⅡ和SⅢ作为实验材料，把SⅢ型注入小鼠体内，结果使小鼠患肺炎而死亡；将RⅡ注入小鼠体内，小鼠不患病。经过加热处理的SⅢ型肺炎双球菌，注入小鼠体内后也不致病。但将经过加热处理的SⅢ型肺炎双球菌与RⅡ型肺炎双球菌混合注入小鼠体内，却使小鼠患病死亡。从死亡小鼠的血液中可以分离出大量有活性的SⅢ型的肺炎双球菌，小鼠体内的这种SⅢ型肺炎双球菌含有SⅢ型的多糖荚膜，证明无荚膜的R型肺炎双球菌突变成为了有荚膜的S型。格里菲斯对此现象的解释是：经过热处理、已经被杀死的S型细菌，可以使那些活着的R型细菌发生转化，使它们恢复野生型所具有的合成荚膜的能力。格里菲斯发现了肺炎双球菌的转化现象，但不能解释转化的原因。

1944年，美国生物学家艾弗里及其同事通过体外转化实验，弄清了转化的本质。艾弗里重复了格里菲斯的实验，并用生物化学的方法证明转化的因子是DNA，而不是蛋白质、RNA和多糖。他分别做四个正实验和四个负实验：将SⅢ型的细菌杀死，然后分离出DNA、RNA、蛋白质和多糖荚膜，把这四种物质分别加进RⅡ型菌株，经培养后，只有加进SⅢ型菌DNA的RⅡ型菌株发生转化，产生RⅡ型和SⅢ型的细菌；与此同时，还用不同的酶，处理提取物以观察实验的影响。这样，艾弗里第一次证明了DNA是转化因子，即DNA是遗传物质。尽管艾弗里的实验很严谨，但其他科学家认为这一结论有以下疑点。

① 认为生物的遗传与染色体上的蛋白质有关。蛋白质与核酸相比，蛋白质作为遗传物质的可能性更大。这是因为，组成蛋白质的氨基酸有20种，这20种氨基酸的不同排列组合，是一个巨大的天文数字，可储存更多的遗传信息。DNA分子量小，只有4种碱基，不同的DNA之间的差异很小；

② 在转化过程中，DNA提取的不够纯，可能带入蛋白质分子，其他科学家认为是蛋白质完成了转化的功能；

③ DNA虽然是转化因子，但可能DNA只对荚膜的形成有作用，而不是遗传信息的载体。1952年，美国生物学家赫尔希和蔡斯分别用同位素35S和32P来标记T2噬菌体的蛋白质外壳和核心DNA。当T2噬菌体被35S标记后，将其与大肠杆菌混合几分钟，用搅拌器搅拌被感染了噬菌体的细菌，使吸附在细胞表面的噬菌体脱落后。这时，蛋白质外壳脱落下来，没有进入细胞中。子代噬菌体不含放射性。当噬菌体T2用32P标记后，所有放射性只在感染了噬菌体的大肠杆菌内部，表明病毒DNA进入了宿主细胞，而蛋白质外壳留在外面。合成子代T2噬菌体的DNA的遗传信息，只存在于父代DNA中。这个实验的结果表明，DNA才是遗传物质，这个实验结论很快被科学家承认。赫尔希和蔡斯的实验证明DNA是遗传物质，揭示了遗传物质的化学本质，大大推动了对核酸的研究。但DNA的结构是怎样的？在遗传上如何发挥作用，这些还不得而知。

3 基因本质的揭开

1911年，莱文发现了两种核酸：脱氧核糖核酸和核糖核酸。脱氧核糖核酸的碱基有腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和胸腺嘧啶。核糖核酸的碱基中没有胸腺嘧啶，而存在尿嘧啶。莱文发现了核酸的化学组成，但没有确定四种核苷酸以什么结构形成核酸分子。1940年，英国物理学家阿斯特伯里拍摄了一些DNA的X射线衍射照片，这些照片虽然质量不高，但仍然能够证实DNA是由一叠扁平核苷酸构成的。20世纪50年代初，由专门从事晶体结构分析的科学家组成的三个个研究小组继承了阿斯特伯里的工作。在这三个研究小组中，第一小组没有取得什么实质性的结果。第二小组英国科学家威尔金斯领导，制成了高度定向的DNA纤维，因此拍摄的X射线衍射照片非常清晰，进一步证实了阿斯特伯里的推断，测出两个相邻核苷酸的距离是3.4埃。第三小组中有美国生物学家沃森和英国物理学家克里克。沃森在芝加哥大学动物系毕业后，从事X射线对噬菌体影响的研究工作，由于他是“信息学派”的成员，加之年轻有为，被派到英国剑桥大学卡尔迪许实验室深造。在这里沃森与克里克密切合作。这种合作不仅是两个人之间的合作，也是物理学与生物学之间的合作。1953年2月，第三小组在看到威尔金斯小组的照片后，立即进行了研究，几个星期内，就从照片中发现了DNA分子的双螺旋结构。他们的主要结论是：DNA分子结构是一个正常的螺旋。这个螺旋的直径是20埃，沿着螺旋长度，每34埃完成一个螺距，由于两个核苷酸的间距是3.4埃，所以，每一个螺距是由十个核苷酸组成。根据DNA分子的密度推论，这个螺旋由两条核苷酸链构成，是一个双螺旋。四种核苷酸在双螺旋中遵循碱基互补配对原则，即胞嘧啶总是与鸟嘌呤配对，胸腺嘧啶总是与腺嘌呤配对。沃森、克里克把研究成果和威尔金斯小组提供的X射线衍射照片一起发表在1953年4月的英国《自然》杂志上。

DNA双螺旋结构的确定，在生物学中具有划时代的意义：① 解释了双螺旋所有的X射线衍数据。② 从生物学和遗传学角度看，这个模型解释了自催化原理。其提出了DNA分子储存遗传信息的机制，解释了DNA的自我复制和转录。③ 根据模型可以说明，DNA分子既稳定又能突变；新模型还使人们设想DNA如何指导蛋白质分子的合成。DNA双螺旋结构模型为进一步研究遗传信息传递的规律铺平了道路，为基因的复制、转录、表达和调控等方面的研究奠定了坚实的基础，开创了分子遗传学的新纪元。

从基因概念的提出到基因本质的揭开，经历了八十多年的时间。从最初的一个基因符号到基因内容的一一发现，这是科学概念的形式在先，内容在后的一种科学发展模式。通过这个事实笔者得到以下启示：① 形式先于内容，是自然科学发展中的一种常态。不仅生物学可以这样发展，其他学科的发展也有类似情况。比如：数学中的负数和化学中的原子问题。② 形式先于内容，具有激发科学家探究精神的功能。当一个科学概念抛出后，除了一个符号外什么都没有，这激发了人们探索其内容的求知欲，因为形式与内容密不可分。基因提出后，人们就想知道基因的本质是什么？基因是物质的还是精神的？基因在什么地方？基因的功能是什么？结构如何？它的结构和功能之间有什么关系……

参考文献：

[1] （美）迈尔，涂成晟等译.生物学思想发展的历史[M].成都：四川教育出版社，1990：818，843，931.

[2] 李振刚.分子遗传学[M].北京：科学出版社.2008.18.

[3] （美）G.艾伦，梅兵译.摩尔根―遗传学的冒险者[M].上海科学技术出版社.2003.237.

第4篇：分子生物学遗传学范文

关键词：动物育种方法；现代生物技术；研究进展

随着遗传学理论的不断发展，动物遗传育种技术经历了表型和表型值选种技术育种、DNA重组技术育种、分子技术育种3个阶段。其中，在20世纪80年代国际上动物育种已进入分子水平，朝着快速改变动物基因型的方向发展，即开始分子育种技术阶段。国内也紧跟国际步伐，主要研究畜禽遗传育种的分子生物学基础，为我国21世纪畜牧业的发展提供理论基础和先进技术。现在，动物分子育种仍占据着动物育种大部分的领地，并将主导21世纪动物遗传育种的发展趋势。

一、数量遗传学与动物育种

数量遗传学是遗传学原理与统计学方法相结合，研究群体数量性状的一门科学，在动物育种实践中起着主导作用。数量遗传学原理应用于育种实践，是在选择时通过提高群体中有利基因的频率，降低不利或有害基因的频率，进而使群体的生产性能得到大幅度提高。它通过提高在遗传参数和育种值估计准确性上来提高畜禽整体生产性能。重复率、遗传力和遗传相关构成了数量遗传学的三个基本参数，是数量遗传学的核心。三个遗传参数对于实际育种工作的重要性在于借助遗传参数可以从表型值估计推断育种值，从而定量化地作出育种决。因此，估计遗传参数便成了动物育种中最基本的一项工作。

二、现代生物技术与动物育种

现代分子生物技术的发展，给动物育种带来了新的活力。通过各种现代生物技术的综合应用，结合传统的育种方法，可大大加快育种进展。

（一）基因芯片技术与动物育种

基因芯片技术是2O世纪90年代初发展起来的一门新兴技术，已被美国科学促进会列1998年自然科学领域十大进展之一。目前基因芯片技术在动植物的遗传育种中发挥着重大的作用。

1、基因的表达水平的检测。由于基因芯片可以固定成千上万个探针，使众多基因同时检测成为可能，不仅可以比较一个基因组在不同条件下的转录水平差异，也可以比较不同基因组中对应的基因的转录水平差异。如果将基因芯片技术应用于畜禽基因组研究，将大大加快其研究进程，为畜禽经济性状基因定位提供一个基础技术平台，为新品种的育成提供基因水平的依据。如它可识别动物的脂肪基因，通过人为引人突变使之发生变异，来减少肌肉中脂肪的含量。

2、基因多态性的检测。基因芯片用于基因再测序将加快DNA多态性鉴定，促进新品种的产生。虽然PCR技术进展使得有用的目标序列加速简单的扩增成为可能，但用全手工操作的凝胶方法来分析PCR结果就限制了多态性分析；而基因芯片能平行分析数百个或数千个多态性问题，可用于快速、定量、非放射性获得所期望的基因信息。这对于通过各种技术选出优质、高产、抗病、抗不利环境的畜禽得到了有效而不可缺少的信息支持。这将转而促进动物育种和高产种群的选育、剖析和保持。

（二）遗传标记辅助选择与动物育种

遗传评定的准确性直接影响选种的准确性和育种效率。表型选择和指数选择都只是利用表型和系谱信息来推断个体育种价值，对控制该性状基因的作用效应和传递行为，以及在染色体上的位置都不了解。分子生物学技术的发展，使控制数量性状基因的结构、作用效应、传递行为以及在染色体上的位置的研究成为可能。人们可以同时利用表型信息、系谱信息和分子标记信息来进行更为准确的遗传评定，实施标记辅助选择，加快动物育种进程。

（三）转基因技术与动物育种

转基因技术就是将外源基因转移到动物受精卵内组成一个新的融合基因，使其在动物体内融合和表达，产生具有新的遗传特性的动物。

1、抗病育种。用DNA重组技术，在体外构建编码期望的有疾病抗性的嵌合基因，导入受精卵，使之在染色体上正确整合，在组织细胞中适当表达，培养出具有期望性状表型的转基因动物新品系。2、生产性能的改良我们可以通过转基因给畜禽引入新的生产途径或通过转基因的产物调整动物的生长发育，以改良动物的生产性能。对于奶牛产奶来说，目前转基因的主要途径是改变乳的主要成分、提高产乳量和生长速度。

（四）生物信息学与遗传育种

1、建立与动物良种繁育相关的基因组数据库。可根据不同物质间的进化距离和功能基因的同源性，比较容易地找到与畜禽经济性状相关的基因，在此基础上利用相关的DNA标记，开展分子育种，从而加快育种的进程和速度，按照人们的愿望加以改造。由于畜禽的经济性状大多都是由微效多基因控制的，在此基础上又存在着主效基因，所以，我们可以利用序列的对比和同源分析，在已有的生物数据库中寻找与畜禽经济性状相关的主效基因的同源序列区和同源基因，并对其进行定位，从而建立起与动物良种繁育相关的基因组数据库，并以此来改良畜禽品种。

2、比较基因组学的应用。因为DNA序列上的差异反映了物种亲缘关系的远近程度，所以完整基因组间的比较研究可在动物性状的选择、筛选杂交组合以及预测杂种优势等方面得到应用。另外，通过比较不同物种基因中DNA或氨基酸序列的异同可以研究生物的分子进化，同时也可对处于不同进化阶段动物物种的基因组结构和功能进行比较分析，从而弄清动物基因的起源和进化、结构和功能的演变，发现其间的亲缘关系，为动物育种提供科学的参考依据。

三、结语

在未来的动物育种中，不同学科技术间的交叉和联系将更加紧密，动物育种将是遗传学理论、生物理论、计算机技术和育种学家实践经验的集合。利用分子生物技术，依据分子数量遗传学理论来改良畜禽品种，这样就产生了动物分子育种。它是传统的动物育种理论和方法的新发展，动物分子育种将是未来动物育种的一重要方法。

参考文献：

[1]王东劲，侯冠.动物育种方法的研究进展[J].安徽农学通报，2006，12（8）：123―124.

第5篇：分子生物学遗传学范文

【关键词】高中生物 遗传与变异 教学方法

【中图分类号】G 【文献标识码】A

【文章编号】0450-9889（2016）12B-0106-02

生物课程是一门重要的自然科学，也与生活息息相关，如何将生物中所学的知识点在生活中合理运用，是教师的教学目标。高中生物知识点繁多，涉及较广，而生物题型属于综合性题型，要求学生能够将知识点在脑中融合，找到解题方法。生物的遗传与变异是每年高考的必考点，本文根据教学目标与重点，设计创新的教学方法，以期提升教学质量。

一、提升学生对生物基本概念的敏感度

部分学生在初中没有接触过生物这门课程，所以在高中学习生物时对很多概念都不能熟练地理解，掌握生物的基础概念能让学生避免在做题时不会因为概念的问题受到阻碍。所以教师要在教学中培养学生对基本概念的敏感度。对于遗传与变异，教材中的许多概念都直接会在考题中出现，例如 DNA、性状、染色体等概念，在考试中会直接通过概念来进行出题。所以教师在进行教授时，要侧重让学生能够对基础知识有学习的兴趣。

例如在教学“基因的显性和隐性”时，学生对抽象的概念无法理解，教师可以通过举出不同的例子来辅助教学，让学生能够通过例子理解到基因显性与隐性的概念。通过例子进行课程导入：今天教师在全校中做了一个调查，让学生看看自己父母的眼皮是单眼皮还是双眼皮，自己是单眼皮还是双眼皮；父母是直发还是卷发，自己是直发还是卷发。老师把调查结果做成了一个表格，通过多媒体来展示。通过调查的方式能够提升学生的生活参与感，让学生感受到教师调查的内容与生活息息相关，也会在教师的语句中对自己父母的单双眼皮以及直发还是卷发进行想象。然后再引出我们学习的内容“基因的显性和隐性”，对其中的概念能够直观地理解：在遗传中，把具有一对相对性状的纯种杂交一代所显性出来的亲本性状，成为显性性状，未显现出来的，成为隐性性状。

二、通过实验提升学生理解记忆能力

基因的分离与自由组合是遗传与变异中的难点，在高考中的分数所占比重大。很多学生在学习基因的分离与自由组合时，对其中的算法以及对显性与隐性的判断存在着难度。教师要让学生学会基因的分离与自由组合，要在教学方法上进行创新。例如通过实验进行教学，让学生主动探讨其中的定律。教师可以在课堂教学前让学生对课本进行预习，通过预习写出自己在预习中不懂的地方，将问题写出来。学生在预习时，会对孟德尔定律在相对性状的实验存在疑惑，并对其中的分离比例不懂正确分析。教师可以让学生带着问题进行实验教学。

首先让学生通过孟德尔的实验数据分析出基因的分离内容，让学生自己^察高筋和矮筋杂交时的实验结果，对其中的性状分离进行分析。通过实验，直观地看出基因的分离与自由组合在实验中的现象，并对性状分析的比例 3∶1 也能从实验结果中看出。其次通过实验的方式，教师再引导学生总结基因的分离与自由组合的概念，帮助学生准确地总结出亲本性性状以及自由组合的规律。这一章节在生物遗传学中是教学的重点与难点，教师要引导学生深入地对概念进行理解，找到其中的规律，才能够在做题时融会贯通，遇到难题时能够依靠自己在实验中得出的结果找到正确的解题思路。这样学生对基因的分离与自由组合类的题型不再惧怕，能够提升学生在做题时的信心与成就感。

三、利用多媒体教学提升学生在学习遗传与变异时的积极性

新课程提出的是让学生在掌握学科知识点的同时也能够扩展学生的思维能力，提高学生的创新思想，对于高中生物来说，生物的进步一直离不开不同科学家的创新思维，教师在教学中也要合理地利用创新教学方法，提升学生的学习兴趣。在教学生物遗传与变异时，可以利用多媒体进行辅助教学。

例如在学习“遗传的途径”时，实验室做这类实验没有足够的设备，无法进行操作，教师可以利用多媒体中的生物实验软件，通过多媒体进行实验教学。通过多媒体的软件，教师可以做出细胞与卵细胞经过受精作用形成受精卵的过程，让学生能够直观地看出遗传物质的传递情况，也能够让学生了解到自己的由来是由于父亲的细胞与母亲的卵细胞相结合而成。破解自己小时候最爱问自己父母“自己是从哪里来”这类问题。还可以在用软件做完实验后，让学生观看相关的视频，一些受精的动图以及受精卵在子宫当中的发育情况。部分教师还可以让学生观看母亲的分娩过程，让学生感受到生物遗传学的伟大，一个受精卵能够成长为一个人类，并通过观看视频体会到母亲的伟大，以及母亲生产时的痛苦。从而在生活中更加敬爱自己的母亲，也达到了生物教学目标中的情感生活态度价值观目标。

四、教学与生活相结合提升学生的创新思维

生活中处处充满着生物现象，例如在菜市场中为什么洒水在菜上能够保持新鲜？为什么在嗑瓜子时嘴巴会发白等，这都能够用生物的知识进行解答。教师要在教学中引导学生发现生活与生物之间的联系，让学生在平时的生活中，更加细心地观察生活中的生物现象，从生活中找到知识的定位，加强技能的训练。

例如在教学“遗传病”时，为了直观地让学生理解遗传病的概念以及遗传病的特点，还有在生活中常见的遗传病。教师可以直接带领学生到医院中观察常见的遗传病以及治疗方案。学生对于实地考察能够充满兴趣，教师还可以在学生实地观察中进行总结。例如学生会对医生提问为什么会得遗传病，一般是什么原因，通过提问能够让学生更好地理解我国婚姻法中近亲不能结婚的真实原因。还有一些在生活中遇到的“傻孩子”知道他为什么会变“傻”，并通过实地的观察，了解遗传病的种类以及常见的遗传病，例如先天性耳聋、白化病、多指或是少指等，学生明白遗传病的危害后，同时可以在生活中对自己的亲戚进行遗传病的知识传播，让更多的人知道近亲结婚的危害。教师还可以让学生在学习生物知识点后进行创新，说出自己不同的看法，尊重学生在课堂中的主体地位，在教学中培养学生的思维以及创新能力。

在生物的教学中要达到好的教学效果，教师要在教学方法上进行创新，运用创新思维以及学校配备的多媒体设备进行辅助教学，也要根据不同学生的学习能力制定不同的提升计划。生物遗传与变异是高中生物中教学的重难点，教师要不断提升课堂趣味性，让学生主动融入到课堂中，提升生物成绩。

【参考文献】

[1]刘少汉.高中生物遗传与变异的教学方法分析[J].新教育时代电子杂志（教师版），2014（11）

[2]张利娜.高中生物遗传与变异的有效教学方法探究[J].中学生数理化（学研版），2015（4）

第6篇：分子生物学遗传学范文

【摘要】系统介绍了遗传标记从形态学标记到分子遗传标记的发展过程,着重介绍了DNA分子标记RFLP、RAPD、AFLP、SSR、SNP ;SSCP;DDF;CAPS等及其研究进展与应用.

【关键词 】分子标记； RFLP； RAPD； AFLP； SSR； SNP；SSCP;DDF;CAPS

根据Kinnaird(1983)等学者的定义，遗传标记是指一些具有简单遗传方式的等位基因或遗传物质。纵观用于多样性检测的标记包括早期易于鉴定的形态和生理性状，50年代中期开始研究的血型(红细胞抗原和白细胞抗原类型等免疫性状)和蛋白质变异等生化性状及80年代开始发展起来的多种DNA分子标记。遗传标记主要分为形态学标记、细胞学标记、生化标记、免疫学标记和DNA分子标记5种类型。理想的遗传标记应具备多态性高、遗传稳定、遗传行为简单、能检测整个基因组、不受内外环境影响、开发成本和使用成本尽量低廉、在实验室内和实验室间重复性好等基本特征。DNA分子标记是DNA水平上遗传变异的直接反映，最能稳定遗传且信息量大，许多多态性标记在非编码区表现选择“中性”不受内外环境影响，与基因表达与否无关，检测迅速，操作也方便，因此DNA 分子标记是最理想的遗传标记。［5］

1 形态学标记 (Morphological Markers)形态学标记是人们最早利用的遗传标记，早在19世纪中期孟德尔在著名的豌豆实验，就首次将豌豆形态形状作为遗传标记应用，是生物特定的肉眼可见的特征特性，由于简单直观易于观察，长期以来用于物种的分类及鉴定。［5］

2 细胞学标记 (Cytological Genetic Markers )细胞遗传标记是指对处理过的动物个体染色体数目和形态进行分析，主要包括：染色体核型和带型及缺失、重复、易位、倒位等。［1］

3 生物化学标记 (Biochemical Genetic Markers )生化遗传标记是以动物体内的某些生化性状为遗传标记，主要指血清蛋白、血型及同工酶。［3］

4 免疫学标记(Immune Genetic Markers)免疫学标记是以动物的免疫学特征为遗传标记，主要指：红细胞抗原、白细胞抗原、胸腺细胞抗原等。［4］

5 DNA分子标记(DNA Molecular Genetic Markers)

DNA分子作为遗传信息的载体,除具有较高遗传稳定性外,在诸多的生物大分子中,较蛋白同功酶等还有较高的化学稳定性。由于DNA分子所载信息量巨大,并且相对稳定,PCR术具有高效和特异性强等特点。以下是DNA分子遗传标记技术的几种常用方法。［6］

5、1 限制性片段长度多态性（RFLP）：1974年Grodzicker等创立了 (RFLP)技术，它是一种以DNA―DNA杂交为基础的第一代遗传标记。RFLP的基本原理是物种的基因组DNA在限制性内切酶的作用下在特定的核苷酸顺序上切割，得到大小不等的DN段，用DNA探针检测，构成多态性图谱，这种多态可以反映种内及种间的变异从而达到鉴别的目的。RFLP标记位点数量不受限制，通常可检测到的基因座位数为1―4个。克隆可表现基因组DNA多态性的探针较为困难这是RFLP技术也受到限制的一个因素，另外，实验操作较繁锁，成本费用很高，检测周期长，也限制了此技术的发展。自RFLP问世以来，已经在基因定位及分型、遗传连锁图谱的构建、疾病的基因诊断等研究中仍得到了广泛的应用。已报道的关于药用植物的RFLP研究主要选用新鲜的动植物材料，因为RFLP 要求DNA分子保存完整，使用新鲜材料便于 DNA 的提取和研究。［7］数目可变串联重复多态性(Variable Number of Tandem Repeats，VNTR)基本原理与RFLP大体相同，只是对DNA探针和限制性内切酶有特殊要求。数目可变串联重复序列又称小卫星DNA(Minisatellite DNA)，是一种重复DNA小序列，为10到几百核苷酸。其对DNA探针和限制性内切酶的有很特殊要求。

5、2随机扩增多态性（RAPD或AP-PCR）RAPD技术是1990年由Wiliam和Welsh等人利用PCR技术发展的检测DNA多态性的方法。RAPD或AP-PCR 的原理是采用合成的较短的单个随机引物（一般为8―10bp），利用基因组DNA为模板，在DNA聚合酶的作用下，在一定的复性温度条件下进行非特异性的PCR扩增，扩增片段多态性便反映了基因组相应区域的DNA多态性。RAPD所使用的引物各不相同，但对任一特定引物，它在基因组DNA序列上有其特定的结合位点，一旦基因组在这些区域发生DAN片段插人、缺失或碱基突变，就可能导致这些特定结合位点的分布发生变化，从而导致扩增产物数量和大小发生改变，表现出多态性。RAPD可用于对整个基因组DNA进行多态性检测，也可用于构建基因组指纹图谱。RAPD技术简单，检测速度快；成本较低；不依赖于种属特异性和基因组结构，一套引物可用于不同生物基因组分析。但RAPD标记是一个显性标记，不能鉴别杂合子和纯合子；存在共迁移问题， RAPD技术中实验的稳定性和重复性差。

DNA扩增指纹印迹(DNA Amplification Fingerprinting DAF) DAF是一种改进的RAPD分析技术， DAF分析中所使用的引物浓度更高，长度更短(一般为5一8 bp)，因此它能提供更多的的谱带信息。

序列特异性扩增区(Sequence―characterized Amplified Region，SCAR) 是在RAPD技术基础上发展起来的一种技术，是将目标片段进行克隆并对其末端测序，根据 RAPD 片段两端序列设计特异的引物，对待检基因 DNA 片段再进行PCR特异扩增，把与原RAPD片段相对应的单一位点鉴别出来。SCAR标记是共显性遗传，待检 DNA 间的差异可通过有无扩增产物直接显示。SCAR标记方便、快捷、可靠，可以快速检测大量个体，结果稳定性好，重现性高。单引物扩增反应(Single Primer Amplificatipn Reaction，SPAR) 是与RAPD技术相似的一种标记技术，只用一个引物，但所用的引物是在SSR的基础上设计的。这些引物能与SSR之间的间隔序列进行特异性结合，然后通过PCR技术扩增SSR之间的DNA序列，凝胶电泳分离扩增产物，分析其多态性。另外，还有一种与SPAR技术非常相似的标记技术，即ISTR ( Inverse Sequence―tagged Repeat)技术，ISTR所用的引物是在反向重复序列基础上设计的，PCR扩增的是反向重复序列之间的序列。

5、3扩增片段长度多态性（AFLP）是1993年荷兰科学家Zbaeau和Vos发展起来的一种检测DN A多态性的一项新技术 ，是 RFLP 与PCR相结合的产物，它既有RFLP 的可靠性，又有RAPD 的方便性. 是新一代分子标记技术, ,只需极少量的DNA材料,不需要Southern杂交,不需要预知DNA的顺序信息,实验结果稳定可靠。其基本原理是基因组DNA先用限制性内切酶酶切后的限制性片段两端在T5连接酶作用下与特定的接头连接,形成一个带接头的特异片段,通过接头序列和相邻的限制性位点序列作为引物结合位点,进行PCR扩增，由于引物的合成具有特异性,从而使扩增产物也具有特异性，PCR产物变性后,含尿素的聚丙烯酰胺变性胶上电泳,分离扩增的DN段,经放射自显影(X线片感光)或银染或荧光技术,得到被扩增的DN段谱带,通过比较,即可找出不同样品DNA谱带的差异。 ［8］

5、4 微卫星简单重复顺序标记(SSR) 由Moore等于1991年创立微卫星DNA，又称微卫星标记。SSR标记的基本原理：根据微卫星序列两端互补序列设计引物，通过PCR反应扩增微卫星片段，由于核心序列串联重复数目不同，因而能够用PCR的方法扩增出不同长度的PCR产物，将扩增产物进行凝胶电泳，根据分离片段的大小决定基因型并计算等位基因频率。［10］

5、5 单核苷酸多态性（SNP）是美国学者Lander E于1996年提出的第三代DNA遗传标记。指在基因组内DNA中某一特定核苷酸在位置上存在置换、插入、缺失等变化，从分子水平上对单个核苷酸的差异进行检测，而其中最少有一种等位基因在群体中突变频率不小于1%，人类基因组大约每 1250 bp SNP 出现一次，已有2000多个标记定位于人类染色体，其标记在人群中只有两种等位型，故亦称双等位标记。SNP作为第三代分子标记，使用前景十分广泛。检测 SNP 的最佳方法是 DNA 芯片技术。随着 DNA 芯片技术的发展，其有望成为最重要最有效的分子标记技。［14］

5．6DNA单链构象多态性(Single Strand Conformation Polymorphism，SSCP)首先由Lee 等用于研究自然微生物群体的多样性。在低温条件下，单链DNA呈现一种由内部分子相互作用形成的三维构象，它影响了DNA在非变性凝胶中的迁移率。相同长度但不同核苷酸序列的DNA由于在凝胶中的不同迁移率而被分离。根据条带位置变化来判断目的片段中是否存在突变。迁移率不同的条带可被银染或者荧光标记引物检测，然后用DNA自动测序进行分析。［11］

5．7 双脱氧化指纹法(Dideoxy Fingerprints，ddF)是将双脱氧末端终止测序法与SSCP结合起来的分析技术，对由双脱氧末端终止的长短不一的单链DNA进行SSCP分析。［16］此方法克服了SSCP分析时因DNA长度影响SSCP显示的困难，通过一种双脱氧核昔酸生产特异性的单链DNA，使其中长度合适的DN段显示SSCP改变。如果目的片段存在一个突变，则所有大于某一大小对应于突主变位置的双脱氧终止片段无野生型系统，对于每一个突变有多次机会检测其迁移率改变，提高了检测突变的效率。

5．8 酶切扩增多态性序列(Cleaved Amplified Polymorphism Sequences，CAPS)又称为PCR―RFLP，它实质上是PCR技术与RFLP技术结合的一种方法。［12］基本原理是利用己知位点的DNA序列资源设计出一套特异性的PCR引物(19―27bp），然后用这些引物扩增该位点上的某一DN段，接着用一种专一性的限制性内切酶切割所得扩增产物，凝胶电泳分离酶切片段，染色并进行RFLP分析。［15］

目前，分子标记技术已飞速发展，并被广泛应用于动植物的遗传研究中,取得了很多应用成果。分子标记技术的开发与研究是近年来分子生物学领域研究的热点。随着分子生物学理论与技术的迅猛发展，必将研发出信息量更大、成本更低、分析速度更快的分子标记技术。与此同时分子标记技术与电泳胶片分析自动化、提取程序化、信息(数据)处理计算机化的结合，必将加速遗传图谱的构建、基因克隆、基因定位、物种亲缘关系鉴别及与人类相关的致病基因的分析和诊断。

总结

遗传标记在遗传育种和遗传研究中有着重要的应用价值．随着分子生物技术的介人，特别是分子标记技术的发展和应用，对遗传学研究和遗传育种起到了巨大的推动作用，随着科学研究的不断进展，一些新型分子标记也将不断的出现并得到更好的应用［5］。

参考文献

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［4］ 刘昕 分子标记技术新进展――以几种新型标记为例安徽农业科学 2011.2365-66

［5］ 易怀容．单核苷酸多态性的研究技术．遗传，2001，23(5)：571一a76．

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［7］ 朱玉贤，李毅．现代分子生物学．北京：高等教育出版社，2002．

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［9］ McVean, G.;Spencer, CC.; Chaix, R.Perspectives on human genetic variation from the HapMap Project.PLoS Genet. 2005.

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第7篇：分子生物学遗传学范文

关键词：遗传工程 医学领域 应用现状 发展前景

中图分类号：Q78 文献标识码：A 文章编号：1003-9082（2017）05-0222-01

遗传工程除了在农业有着较好的应用价值外，在医学领域也有广泛的应用空间。目前临床医学中采用遗传工程技术来治疗遗传性疾病人体中有许多不同种类的蛋白质，每一种蛋白质都是受到一个或多个基因所控制[1]。若基因出现变化，无论多么小的变化，也可能导致蛋白质或酶的异变。蛋白质异变往往会导致功能异常，从而出现相应的病理变化，这就是人们常说的遗传病。过去很长一段时间认为遗传病是无法治疗的，随着对其研究的深入，发现许多遗传性疾病都是能够治愈的，其遗传工程在其中发挥了重要的作用。

一、遗传工程在医学制药中具有重要作用

早在1970板仓等人利用促性腺激素释放抑制因子在治疗肢端肥大症中取得了较好的成效，后来有利用大肠杆菌制造了人胰岛素、人生长激素以及人干扰素等药物，使得临床医疗水平得到提升[2]。白细胞介素（IL）是一种免疫细胞因子，在免疫介导过程中起到重要作用，对于肿瘤或感染患者具有重要的作用。目前国内以及研发出成人白细胞介素大肠杆菌中具有较好的应用效果。此外，还能够根据部分细胞因子的特点制成的药物在临床治疗中具有积极的意义，例如抗贫血药、击落刺激因子以及肿瘤坏死因子等。

为了以防各种传染性疾病的出现，卫生部门通常会组织大范围疫苗的种植，若采用常规手段来预防该病，无法起到较好的效果。1988年末美国默克公司利用遗传工程研发出了乙肝疫苗，能够用于预防乙肝感染，并且现在在临床成为婴幼儿必须种植的疫苗之一，在控制乙肝感染中起到了重要作用[3]。目前仍有不少正在研发的遗传工程药物，在抗衰老和部分心血管疾病、皮肤疾病中起到了重要的作用。此外，通过遗传工程动物的培养能够推动药物试验水平的提高，例如首例出现的转基因小白鼠为药物研发提供了新的方向，此类动物为药物实验带来新的研究方向。

二、遗传诊断应用范围扩展

遗传诊断技术是1970年简约威利用遗传基因分子杂交手段在贫血患者临床诊断中发现的新技术，利用该技术制作了基因探针，能够用于筛查遗传性疾病患者。通过遗传诊断技术的应用，又有学者发现横厅式舞蹈症的病原体，随即又发现了许多疾病的病原体。利用该技术能够筛查出有遗传性疾病的人群，从而使得临床治疗具有更高的精度和效率。随着遗传诊断技术与荧光酶联免疫测试技术的结合，使得基因DNA检测技术在临床诊断中得到了广泛的应用，提高了临床诊断的速度与准确率，成为临床诊断的一种重要方法。

三、遗传工程在临床治疗中的应用

遗传工程在遗传疾病中的应用主要是通过将正常基因导入患者体内，从而使细胞功能恢复正常，从而起到较好的治疗效果，尤其是各种遗传疾病。该治疗方法是临床医学针对遗传性疾病常用的治疗方法之一，其对人体细胞功能和作用具有一定的影响，包括生长、分化、老化、死亡等功能。目前研究发现造成人体生病的基因有4900多个，并且在研究中已得到论治。科学家利用该技术治愈了许多遗传性疾病。

1.遗传性疾病

将已经重组并修复过的基因重新导入患者体内，是遗传工程治疗遗传性疾病的主要方法。目前发现的遗传性疾病超过2900多种，且许多疾病的出现都是由于人体中各种酶含量不足而引发的，酶含量的不足容易引发基因突变，从而产生各种遗传性疾病。1970年德国在分析一例先天性智力发育迟缓患者的临床资料时，发现其体内精氨酸酶含量远超过正常水平，导致体内代谢系统异常，医生将精氨酸酶DN段植入患者体内后发现其临床症状得到改善。1990年美国学者通过实验发现，通过人工植入腺苷脱氨酶能够有效改善腺苷脱氨酶异常的先天性免疫系统疾病患者的临床症状，从而改善患者的免疫系统功能。1999年美国罗森博格学者将肿瘤坏死因子（TNF）进行转换，并引入肿瘤浸润区域，然后将其重新植入患者体内，转换后的基因能够有效清除患者体内的癌细胞，之后又通过在黑色素瘤患者进行试验并取得了一定的成效。

2.心血管疾病

目前在治疗冠心病中，仍采取药物治疗和介入手术。而美国学者认为通过植入血管内皮生长因子（VEGF）能够有效治疗冠心病，帮助患者重构心血管，从而改善心脏功能，获得较好的治疗效果。随着临床医学的不断发展，遗传工程能够帮助更多的心血管疾病患者。我国屈正学者在研究中发现，遗传工程联合激光能够有效治疗冠心病，并研发了基因搭桥术。

3.传染病和恶性肿瘤

随着生活环境的变化，传染病和恶性肿瘤发生率呈逐年增长的趋势，因此需要采取有效的方法来干预。遗传工程能够有效阐述病原体的基因结构、表达方式、分子流行病学以及分子结构，从而采取有效的干预措施。其同时还能够阐明基因多态性的目的及其与生理功能之间的关系，并从中发现恶性肿瘤形成的介质，同时预测某一功能的原理等。

四、遗传工程在医学中的发展前景

随着遗传工程研究的深入发展，发现其在临床医学中的诊断、治疗和制药等方面都有较好的应用效果。且通^学者的深入探究，能够不断的创新遗传工程技术的应用途径和方法，能够为临床医学带来更好的技术支持，从而提高我国的医疗水平，满足我国人民的医疗需求。

结束语

遗传工程在医学中具有重要的作用，因此需要加强对其的研究，从而提高其在医学中的应用价值，充分发挥该技术的作用，提高我国的医疗水平。

参考文献

[1]刘薇，贾俊双，唐华等.慢病毒载体法制备遗传工程猴和小型猪的现状及应用前景展望[J].中国实验动物学报，2014，20（5）：84-89.

第8篇：分子生物学遗传学范文

关键词：羊草；分子生物学；遗传多样性；组织培养；基因克隆

中图分类号：S543.901　文献标识码：A　文章编号：1007-7847(2007)04-0289-06

羊草(Leymus chinensis)是多年生禾本科赖草属草本植物，由于其环境适应性较强。具有耐寒、耐旱、耐盐碱等优点而成为松嫩平原的优势物种，同时羊草也是一种重要的牧草资源，蛋白质含量高，适口性好，耐践踏，在发展草原畜牧业方面具有重大的经济和社会效益，但羊草种子发芽率低、种子萌发最适pH值为8.0～8.5，加上过变放牧和草地盐碱化日益加重等原因，我国现存系统管理重点实验室项目(K09M6)羊草草地约有90％以上发生了不同程度的退化，因此，研究羊草的遗传分化、抗逆机理、栽培育种以及转基因等对于改善生态环境和草场建设具有重要意义，随着分子生物学对各个学科的交叉渗透，使羊草的研究从细胞水平进一步深入到分子水平，羊草属于异交植物，物种趋向于在种群中具有较高水平的变异性，仅在松嫩草原中西部靠近内蒙古高原东部草原上的羊草种群就数以千计，这为研究羊草种群的遗传多样性提供了对象，培养愈伤组织是进行羊草转基因研究的前期工作，但诱导率低的问题尚未得到解决，笔者结合自己的科研工作，对羊草分子生物学领域的研究成果加以综述，旨为羊草抗逆分子机理研究提供参考资料。

1　羊草遗传多样性研究

由于羊草生态适应性强、分布范围广、生境类型多样，在长期的适应和进化过程中，羊草种群之间在形态、生理、生态以及遗传特征方面均产生了趋异，RAPD(randomly amplified polymorphic DNA，随机扩增多态DNA)技术可以在对被检对象无任何分子生物学资料的情况下对其基因组进行分析，而且具有费用较低、方便易行、模板DNA用量少、不需要同位素，在安全性和实验操作上具有比AFLP(amplified fragment length polymorphism，扩增酶切片段多态性)、SSR(simple sequence rc-peat，微卫星重复序列)等分子标记更加简便易行等优点，从而使其成为目前研究羊草遗传多样性的最重要的手段之一，该技术主要是利用各种群羊草的总基因组DNA作为模版，筛选能够扩增出具有明显差异性条带的随机引物，以至少两次重复均出现的结果做0，1矩阵图，即有条带记为1，无条带记为0，计算总片段数及多态位点百分率、各种群间遗传相似系数和遗传距离，利用分析软件进行聚类分析从而得到其遗传结构树状图，

羊草RAPD分析可以用于研究羊草的种群关系以及遗传分化的影响因子，崔继哲等应用RAPD技术证明相似生境或同一地域的种群在一些位点上表现出相似或相同的变化，刘惠芬等运用RAPD技术对内蒙古典型草原不同生境8个羊草种群进行分析，聚类结果显示生境相似的种群能够聚在一起，而地理距离最近的种群不一定归为一类，说明小范围内羊草种群间的遗传分化与地理距离不存在相关性，而与其生境间的相似度相关，影响遗传相似性的不是单一因子而是各种因子的综合作用，较小地理范围内羊草种群间的遗传分化主要是由环境的异质性所引起的，笔者曾以采自中国大安碱地生态试验站(N45°36′，E123°53′)的羊草种子单株播种栽培，以每株羊草幼苗的地上部为材料进行RAPD分析，30个实验样品的平均遗传距离为0.1909，共可分为4个类群(待发表)，通过RAPD分析，还可以进一步将羊草遗传分化多样性的原因具体化，汪恩华等””利用分子标记与形态标记以21个有效随机引物中对9份羊草材料进行RAPD分析，对随机抽取的17份禾草种质进行了种质评估的比较研究，结果表明，羊草种质的小穗数、种子千粒重、叶色、有性繁殖量和结实率5个形态学指标与遗传多样性指标存在一定的相关性，应用RAPD技术对不同生境羊草在水分胁迫下游离脯氨酸含量的变化做聚类图比较分析，证实水分是影响羊草种群间遗传变异和生态型分化的一个最主要的因子，虽然水因子是影响羊草分化的一个主导因子，但是在实际研究工作中也认识到羊草变异和分化是多种生态因子综合起作用的结果(如温度、海拔、经纬度、土壤类型等)，而且各因子之间又是相互影响，在不同的生境中限制因子又是变换的，这就造成不同地理种群的羊草遗传分化过程的复杂性，由此可见，目前以羊草为实验材料的RAPD分析虽有许多报道。但是由于羊草本身具有较高的种群变异性。组成羊草群落的植物总计有357种，加之尚缺乏一种统一的标准分型方法，因此RAPD技术就成为研究羊草分类及来源的主要工具，在物种鉴定及遗传分化研究中发挥着重要作用。

除了RAPD技术以外，等位酶技术也可用于羊草遗传多样性分析，等位酶是指由一个位点的不同等位基因编码的同种酶的不同类型，其功能相同但氨基酸序列不同，崔继哲等通过该技术，综合分析了松嫩平原11个羊草种群的遗传多样性及遗传分化指标，深入剖析了灰绿型和黄绿型两种叶色类型羊草种群之间的遗传差异，证明种群间的遗传距离与地理距离之间没有相关，崔继哲等还采用淀粉凝胶电泳技术，应用等位酶分析方法测定了松嫩平原南部微生境下羊草灰绿色和黄绿色两种生态型9个种群的遗传多样性和遗传分化程度，证明羊草种、种群和生态型水平都维持较高的遗传多样性，两种生态型之间有明显的遗传多样性差异及遗传分化，另外，对不同生境、不同分类种群的遗传结构分析发现羊草种群遗传变异度很高，但是无论如何归属，松嫩草原上的羊草种群遗传分化程度很低，推测可能与羊草为异花授粉、不同类型混生及种群间基因流强度大有关，刘杰等曾用SSR作为探针构建了羊草的遗传指纹图谱，为羊草种质资源评价、种间及种内亲源关系分析、生物多样性研究提供了有效手段，利用AFLP方法对我国不同地区分布的羊草材料进行的DNA多态性分析结果也表明了羊草基因组DNA具有比较丰富的多态性。

2 羊草愈伤组织培养及利用

植物组织细胞培养(plant tissue and cell cul-ture)是通过运用植物组织细胞培养技术实现植物育种获得新品种的一条快捷途径，既可以通过

花粉培养、未授粉子房以及胚株培养等诱导形成单倍体植物，也可以通过植物愈伤组织培养中普遍存在的染色体变异实现植物突变育种，另外，通过植物组织培养技术进行的植物细胞融合(尤其是原生质体融合)、胚胎培养以及植物体外受精技术可获得远缘杂交种，通过植物组织培养中的茎尖培养能够产生无病毒原种，因而可用于植物脱毒，解决生产实践中植物病毒危害问题，组织培养是植物细胞工程学、遗传学、植物生理学、生物化学与分子生物学研究的重要基础，不仅用于快速繁殖。还用于单倍体育种、种质保存、生理学研究和基因转化等领域。

早在上世纪80年代，高天舜就利用羊草根茎作为外植体进行愈伤组织的诱导和植株再生材料，目的是为了改良羊草的遗传性状，试图通过组织培养途径获得羊草新类型，该研究采用当年生羊草根茎幼嫩部分的节间基部切段以及隔年生老根茎和当年生根茎的芍间中部、顶部切段作为外植体，消毒处理后接种于3种MS培养基中，先进行暗培养。待长出愈伤组织后转入光照培养，诱导率平均在20％左右，分化率最高也只有24.2％，羊草幼穗和成熟种子也可作为诱导愈伤组织的外植体，刘公社等，以幼穗作为外植体，恒温25℃条件下诱导愈伤组织，在加有1mg/L2，4-D MS培养基上继代2次后，转移到含1.0mg/L KT和0.5mg/NAA的MS培养基上分化培养得到再生芽，并在无激素的基本培养基上获得了生根的试管苗，移栽到温室后可正常生长，尽管从羊草叶片、幼穗和成熟胚在同样培养条件下均能诱导出愈伤组织，但只有幼穗愈伤组织能够继续分化出再生植株，但分化率因基因型和外源激素的不同而不同，以成熟羊草种子为外植体诱导愈伤组织具有操作简便、污染程度低、材料选择直观化的优点，且诱导率和幼苗分化率较高、幼苗健壮、生长势好，崔秋华等采用3种培养基(MS、B5和8114)，3种2，4-D的浓度水平(1、2、4 mg/L)培养羊草幼嫩根茎和种子，结果表明，以种子作为外植体可获得较高的愈伤组织诱导率(29.05％)，但目前对于最适激素浓度没有统一结论，其范围从1～4mg/L不等，对愈伤组织的诱导效果也未达到令人满意的水平，仍需要深入研究。

在对羊草愈伤组织的应用方面，可以以羊草种子诱导出的愈伤组织为材料，用含有NaCl的培养基和含有NaHCO3与Na2CO3的混合盐培养基进行培养，测定羊草愈伤组织的耐盐性，结果表明羊草愈伤组织对NaCl最大耐受强度为180mmol/L；对NaHC03与Na2CO3的混合盐的最大耐受强度为4mmol/L中性盐(NaCl)与碱性盐(NaHCO3与Na2CO3)对羊草愈伤组织的胁迫机制明显不同，国内外对于愈伤组织的培养大多应用于转基因，但在羊草方面进行的该项研究却很少，刘公社将携带PAT基因的质粒通过基因枪法转化羊草愈伤组织。然后在筛选培养基上进行培养，筛选抗性愈伤组织并转接到分化培养基上，得到再生苗，然后接种到含有筛选剂的生根培养基上培养后得到转基因羊草小苗，该研究已获得耐除草剂的羊草新品种专利，曲同宝等用基因枪将BADH基因转入由羊草成熟胚诱导出的胚性愈伤组织中，获得了转基因植株，经过PCR检测证明外源基因已整合到羊草基因组中并得以表达，虽然转入羊草的基因都可被检测到已整合人羊草基因组中，而且也得到表达，但是对于转基因羊草对周围生态环境的影响还未见相关报道，筛选突变体是羊草愈伤组织的另一用途，陈晖等用组织培养方法筛选获得羊草抗羟脯氨酸(HYP)变异系HR20-8，该变异系细胞内游离氨基酸和蛋白质组分氨基酸含量均发生了较大的变化，与供体对照比较，分别提高2.35倍和1.40倍，其中，游离脯氨酸和蛋白质组分脯氨酸分别提高6.6倍和3.0倍，且脯氨酸合成途径必需的r-谷氨酸激酶的活性提高了2.5倍。

3 羊草酶蛋白类研究

蛋白质是生物体生命中的第一重要物质，是生理功能的执行者，是生命现象的直接体现者，同时能够调控相关基因的表达，植物对抗非生物胁迫必然有蛋白质的参与，比如耐冷蛋白、热休克蛋白、水通道蛋白、赤霉素信号传导蛋白等，从羊草中检测这些蛋白的含量以及克隆表达该蛋白的基因对于研究羊草耐逆分子机理和改善羊草品质都具有重要意义。

目前对于羊草酶蛋白的研究还远远不够，主要有细胞色素氧化酶、过氧化物酶、脂酶同工酶等，其应用也仅局限于阐明羊草的遗传分化，通过聚类分析可以研究羊草种群在不同地理及生态环境中羊草在分子水平上细胞色素氧化酶同工酶存在着种内分化，羊草在同工酶水平上的分化受多个环境因子的综合影响，而且与羊草耐寒性能存在一定的内在联系，张丽萍等对采自同一天然草地上叶片呈黄绿色、灰绿色两种类型羊草的根、茎、叶的过氧化物同工酶、脂酶同工酶进行了分析比较，结果表明，两种叶色羊草，其相同组织的过氧化物同工酶谱及脂酶同工酶谱基本一致，两种羊草叶片呈现不同颜色只属不同生态型，

磁场处理不仅可以促进羊草的生长。而且还能提高羊草的抗盐碱性，磁场使羊草过氧化物酶(POD)活性提高，并且诱发了一条新的同工酶带，张卫东等认为羊草自交不孕的原因是自交不亲和。并利用禾本科植物自交不亲和性有关的硫氧还蛋白(thsioredoxin)^基因设计的引物在羊草DNA中检测到预期片段，说明硫氧还蛋白h基因可能与羊草的自交不亲和性有关，该基因现已被克隆并能够从GenBank中查到其序列。

研究羊草草原土壤酶的活性可以判断土壤的肥力，土壤肥力水平接近则土壤酶的活性相似，土壤蛋白酶、脲酶、多酚氧化酶的活性与土壤有机碳、全氮呈显著相关关系，可以反映土壤肥力水平高低，是评价土壤退化的重要指标。

4 羊草耐逆基因的分离与克隆

羊草具有耐寒、耐旱、耐盐碱的特性，并且蛋白质含量较高，说明羊草在面对非生物胁迫时高效表达能够适应、缓解或对抗相应逆境条件的物质，尤其是调控这些物质表达的酶类基因，据报道，羊草种子个体萌发期最大忍受pH范围是9.14-9.53，对于NaCl可耐受的最大强度为600mmol/L，对于Na2C03可耐受的最大强度为175mmol/L，为了弄清这种适应机制的复杂性，通过大规模的cDNA克隆或者表达序列标签(EST)的测序分离相关基因是非常重要的，Jin等采集自然生长的植物叶组织经过Na2CO3胁迫处理构建了cDNA文库，并对其EST进行测序对比分析，推断在羊草叶和根中各有39和31个非生物胁迫相关基因，这些EST资源将有助于对植物耐盐碱分子基础的深入研究和理解。

甜菜碱是在生物体内起着渗透保护作用最主要的细胞相溶性物质，编码决定该物质合成的关键酶一甜菜碱醛脱氢酶(BADH)基因已经先后从多种生物体内得到克隆，并在多种植物中进行了遗传转化。已获得了抗盐、抗寒、耐旱能力得到较大程度提高的转基因植株，某些植物体内的甜菜碱含量和BADH活性随着土壤盐碱化程度的加重而增加，因此推测甜菜碱可能与羊草耐盐碱性有关，目前羊草中的部分BADH基因片段也已经被成功克隆。

5　问题与展望

第9篇：分子生物学遗传学范文

【关键词】遗传学；生活方面；具体应用

在科技发展迅速的21世纪，遗传学也是一门十分重要的学科，是一门具有很大活力的学科，遗传学的发展带动着人类对于生命科学的研究，使得人类能够更加深入的了解生命的本质，遗传学的成功意味着人类在探索生命的方面跨出了巨大的一步。而遗传学不仅仅是能够让人们更加接近生命本源的性质和道理，而且还可以给人们的生产生活带来很大的便利，本文就主要研究遗传学在生产生活中的一些应用。

一、遗传学在农牧业上的应用

我国是农业大国，农业经济是我国经济的一大重要支柱，因此，农林、畜牧以及水产等农业产业都与国家经济和国民生活有十分紧密的联系。在农牧业方面，遗传学有一个很重要的应用，就是选择、改良产品的品种。对于农业来说，品种是一个很重要的因素，主要从质量、产量以及抗病三个指标来对其进行评价。而遗传学就是对品种进行改良甚至是创新的重要手段，依据遗传学的遗传原理，通过基因诱变、品种杂交选育、细胞工程以及基因工程等方法对物种的品质进行改良以及创新，以便提高其质量、产量以及抗病能力三大指标。例如我国自行研制的杂交水稻、杂交小麦等，都是在原品种的基础上通过一系列的遗传学的手段进行操作，从而使得品种得到改良，其产量和质量都有很大程度的提高；利用基因工程，将有利于提高品质的基因进行相应的操作，得到了产量高、抗虫害、抗病害、抗除草剂的优质棉花；还有一些在研究阶段吗，还未大规模应用的成果：将豆类的固氮基因转接到非豆类的作物中，这样就能在不影响产量的情况下，减少肥料的投入，从而增加收入；将一些高光效的基因转入到农作物中，提高其利用光能的效率，加快生长的速度。总之，遗传学在农牧业上的应用十分广泛，并且大大提升了农业产品的质量、产量等。

二、遗传学在工业上的应用

遗传学作为一门已经比较成熟的学科，其在化学工业、食品工业以及生物制造业中都有广泛的应用。在工业生产中，人们主要是依据遗传学的原理来培养一些有用处的微生物，在实际的应用中，利用遗传学的原理进行微生物的选择、培养以及应用；通过基因工程的技术来制作用途广泛的工程菌；使用遗传学的相关技术，对酶的结构进行一定的改变，从而提升其活力，使其在催化化学反应时有更好的效率。在工业生产中，有一项应用很广的遗传学技术，就是重组生物产品，现在已经发展成为了工业中的一大重要的支柱产业，主要的研究方向包括各种干扰素、白细胞介素以及胰岛素的重组，而且已经形成了一个完善的生产――销售的市场。近年来，工业上对于遗传学应用的研究也越来越深入，逐渐将一些比较深入的技术转入到工业生产中，例如将蜘蛛丝的蛋白基因用与高强度丝的生产。

三、遗传学在环境保护中的应用

现在人们越来越重视生活的质量，对环境因素也越来越重视，而遗传学能够解决许多传统方法无法解决的环境问题。通过工程菌的作用，可以将农作物那些废弃的不好处理的茎杆部分进行水解，产生工业产品乙醇，将废品转变为工业产值。使用厌氧发酵菌还可以将处理成本很高的工业废水转变为沼气进行燃烧；在重金属污染严重的废水中加入相应的工程菌，既能清楚重金属污染，还可以节约处理成本。许多依靠传统手段难以解决或者解决成本很高的环境污染，通过遗传学技术都可以方便快捷的进行解决，不仅能够净化、保护环境，还可以节约处理成本。

四、遗传学在医疗卫生中的应用

在现阶段的医学中，尽管技术已近很成熟，但是还是有四个难题困扰这医学界，分别是心血管疾病、肿瘤、遗传病以及一些病毒感染。这些难题或多或少都与遗传学有联系，其中发生肿瘤病变的本质就是人体中癌症基因的突变导致其质量或者数量发生变异，影响了正常的细胞；心血管疾病中有许多的症状都是遗传性的；至于遗传病那更是遗传学研究的主要方向，现在已经发现的遗传学疾病有几千种，基本都是因为基因突变而造成的；而一些对于人类威胁巨大的病毒，虽然与遗传学没有直接的关系，但是要想攻克这些疾病还是需要利用遗传学的基因工程的技术对例如艾滋病这种病毒进行研究，主要是分析病毒的基因结构，然后根据其结构的特点、复制表达的规律进行有针对性的研究，从而达到攻破病毒的目的。

五、遗传学在生育中的应用

遗传学对于基因的研究在很早就进行了，今年来更是取得了很多的进展，而其中遗传规律的研究对于人类进行优生有很大的帮助。我们都知道近亲不能结婚，这是因为许多的遗传病都是隐形传播的，而近亲中携带相同隐形遗传因素的概率比较大，这样在近亲结婚生育子女的时候，产生隐形纯合子的概率就比较大，导致生产出的子女遗传病的发病率很高，这也就解释了为什么很多近亲结婚生育出的子女都是弱智儿。根据遗传学的知识，父母双方在有生育子女意愿的时候，可以进行基因检查以及咨询，双方的子女是否会出现遗传疾病，从而根据可能出现的问题进行预防，以免生产出带有疾病的婴儿。遗传学在生育方面还有一个很重要的应用就是试管婴儿，对于那些没有生育能力的夫妻来说，试管婴儿就是他们实现父母梦的重要途径。